Устройство для настройки систем автоматического регулирования

Устройство для настройки систем автоматического регулирования

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Оп ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

«»951242 (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 28. 03. 78 (21) 2597740/18-24

341М Ка з с присоединением заявки ¹

G 05 В 23/02

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий (23) Приоритет

t$3) УДК 62.50

-(088.8) Опубликовано15.08.82. Бюллетень № 30

Дата опубликован я описания 15.08.82

Л.А. Иванов, А.В. Сергеев, В.Ф. Кузищин, С.И. Лейкин;

В.Я. Ротач, А.У. Ялышев и В.К. Ярыгин (72) Авторы изобретения

1 Г)j л (71) Заявитель

Специальное конструкторское бюро систем про автоматики (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАСТРОЙКИ СИСТЕМ

АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ

Изобретение относится к автоматике.

Известны устройства для настройки систем автоматического регулирования (именуемые далее — устройст" ва настройки), содержащие возбудитель периодических колебаний (именуемый далее — возбудитель колебаний) и блок измерения нескольких параметров колебаний (далее — блок измерения). Распространен следующий общий порядок использования устройства настройки для оптимизации системы автоматического регулирования (CAP): устройство настройки подключается к САР, устанавливаются и фиксируются определенные значения параметров возбудителя колебаний, при этом в CAP устанавливаются периодические колебания сигналов, какойлибо из этих сигналов подается на блок измерения и с помощью последнего измеряются и фиксируются значения параметров колебаний этого сигнала, затем устанавливаются другие значения параметров возбудителя колебаний и вновь производятся измерение и фиксация параметров колебаний САР, далее указанным образом измеряются и фиксируются параметры колебаний CAP для ряда настро. ек возбудителя колебаний, например, при разных значениях периода колебаний. Полученная последовательность данных обрабатывается, например, производится построение амплитудно-фазовой характеристики CAP или ее участка, после чего выделяются оптимальные значения параметров настройки регулятора CAP по опреде- ленным критериям оптимальности 1,1).

Для настоящего времени наибольшее распространение нашли устройства настройки, предназначенные и по

15 своей структуре приспособленные для оптимизации CAP путем предварительного определения ее частотных характеристик во всей полосе так называемых существенных (для конкретной CAP) частот и последующего вычисления оптимальных значений параметров настройки регулятора с использованием экстремальных критериев оптимальности, например ми25 нимума времени и максимума степени затухания переходного процесса. Известные настройки такого типа (именуемые далее — устройство настройки первого типа) содержат возбудитель

30 колебаний, выполненный в виде гене951242 ратора периодических-колебаний а устанавливаемыми периодом и амплитудой, и блок измерения амплитудночастотной и фазо-частотной характеристик, например, амплитуды и сдвига фазы колебаний либо непосредственно амплитудно-фазовой характеристики. Достоинством устройства настройки первого типа является универсальность, т.е. пригодность для оптимизации CAP любой структуры 2, 10

Недостатком устройства настройки первого типа является необходимость проведения для оптимизации CAP измерений в большом числе частотных точек, например для CAP средней !5 сложности рекомендуется проводить измерение в 10-15 частотных точках, что при большей инерционности промышленных CAP (часто до нескольких тысяч секунд), особенно в случа- 20 ях, когла из-за большого уровня случайных помех измерение в каждой частотной точке проводят в течение нескольких периодов колебаний, при- водит к большим затратам времени на 25 процесс оптимизации CAP и, следова тельно, к значительным материальным затратам на наладочные работы. дическое звено, а блок измерения обес. печивает измерение амплитуды и перио40 да колебаний, причем основными параметрами настройки возбудителя являются постоянная времени апериодического звена и уровень ограничения выходной характеристики релейного элемента, приведенный к выходной клемме через статический коэффициент передачи апериодического звена.

Порядок использования устройства настройки такого типа для оптимизации CAP состоит в следующем, входная и выходная клеммы устройства

50 настройки соединяются с двумя разными точками САР, при этом в CAP некоторых структур возникают устойчивые периодические колебания, с по.мощью блока измерения измеряют и фиксируют амплитуду колебаний на входе устройства настройки, а также период колебаний на его входе или,выходе, затем, изменяя парамет, ры настройки возбудителя колебаний, добиваются, чтобы были выполнены определенные соотношения между амплитудой колебаний на входе устройства настройки и уровнем ограничения выходной характеристики релей60

Известно также устройство настройки другого типа (именуемое далее — З0 устройство настройки второго типа), в котором возбудитель колебаний содержит входную и выходную клеммы и включеннуЮ между ними нелинейную и фазосдвигающую цепь, содержащую в " 35 свою очередь соединенные последовательно релейный элемент и аперионого элемента, приведенным к выходу устройства настройки через стати- ческий коэффициент передачи апериодического звена, а также между периодом колебаний и постоянной времени апериодического звена, после чего по определенным формулам, в которые подставляются значения указанных параметров настройки возбудителя колебаний, при которых выполнены укаэанные соотношения, вычисля1 ются оптимальные значения параметров настройки регулятора САр. Таким образом оптимизация CAP производится без промежуточного определения частотных характеристик CAP по частотным точкам во всей полосе существенных частот, при этом используются косвенные неэкстремальные критерии оптимальности, которыми по существу являются указанные выше соотношения, С помощью устройства настройки второ.

ro типа обеспечивается оптимизация

САР большинства применяемых структур, причем достаточная для практики точность оптимизации достигается обычно после проведения измерения параметров колебаний всего в трехпяти частотных точках, т.е. значительно быстрее, чем при использовании устройств настройки первого типа (3).

Таким образом устройство настройки второго типа обеспечивает меньшее время оптимизации CAP но имеет все же ограниченную область применения.

Наиболее близким к изобретению является устройство настройки, содержащее источник опорного напряжения, соединенные последовательно делитель частоты, интегратор, цифра-аналоговый преобразователь и выходной блок, установленный вход которого подключен к выходу первого задатчика, соединенные последовательно входной блок, релейный элемент и блок измерения, причем первый управляющий вход делителя связан с выходом второго задатчика, второй управляющий вход— с первым выходом блока управления, второй выход которого соединен с реверсирующим входом„ первый вход - с выходом интегратора, а соответствующие входы блока измерения подключены к одному из выходов входного блока и ко входу релейнОго элемента.

Масштабный преобразоватеЛь выполнен в виде двухстороннего ограничителя., Блок управления содержит Ъва пороговых элемента и RS-триггер, причем входы пороговых элементов объединены и образуют вход блока управления, выходы пороговых блоков подключены к установочным входам триггера, а выход триггера является выходом блока управления. Блок измерения снабжен четырьмя входами и содержит узел

951242 измерения амплитуды с первым отсчетным подблоком, узел измерения сдвига фазы со вторым отсчетным подблоком, узел измерения периода с третьим отсчетным подблоком и компаратор, причем вход узла измерения амплитуды является входом блока измерения, узел измерения сдвига фазы подключен к соответствующим входам блока измерения и к выходу компаратора, узел измерения периода подклю- 10 чен к выходу компаратора, вход компаратора является также одним из входов блока измерения. Известное устройство (анализатор ) действует следующим образом. Источник опорного сигнала, делитель, интегратор и блок управления образуют схему генератора треугольных колебаний выходного сигнала интегратора с постоянной амплитудой, определяемой порогами срабатывания пороговых элементов блока управления, и с периодом, который задается первым задатчиком.

Треугольные колебания преобразуются преобразователем путем двухстороннего ограничения;на уровне 2/3 амплитуды в трапецеидальные колебания, которые по содержанию высших гармоник (менее 53) не очень сильно отлйчаются от синусоидальных и в первом приближении могут считаться синусоидальными и которые после масштабирования выходным блоком с помощью второго задатчика и возможно введения постоянного смещения передаются на выходную клемму. На выходе формирователя, через который блок измерения подключен к интегратору и блоку управления, в каждом периоде колебаний из выходного сигнала интегратора с помощью блока управления формируется линейно 40 нарастающий сигнал, который поступает на вход блока измерения и является для него сигналом линейной раз вертки фазы. Входной блок воспринимает колебания с входной клеммы, компенсиру- 45 ет постоянную составляющую входного сигнала, усиливает колебания и передает их на первый вход блока измерения и на вход релейного элемента. Релейный элемент преобразует колебания произвольной формы в прямоугольные колебания и передает последние на второй вход блока измерения. Блок измерения измеряет амплитуду колебаний на первом входе и отображает ее на первом отсчетном подблоке с учетом коэффициента усиления вход ного блока, так что показания соответствуют амплитуде на входной клемме. Блок измерения измеряет сдвиг фазы прямоугольных колебаний на втором входе относительно прямоугольных колебаний на выходе компаратора по принципу отсчета величины изменения сигнала линейной развертки фазы за интервал времени 65 между определенными фронтами этих колебаний и отображает результат на втором отсчетном подблоке. Порог срабатывания компаратора выбран равным среднему значению выходного сигнала интегратора, так что прямоугольные колебания на выходе компаратора совпадают по фазе с колебаниями на выходе интегратора и, следовательно, с колебаниями на выходной клемме. Так как колебания на второй входе совпадают по фазе с колебаниями на входной клемме, показания отсчетного подблока соответствуют сдвигу фазы колебаний на входной клемме относительно колебаний на выходной клемме. Блок измерения измеряет также период прямоугольных колебаний на выходе компаратора, равный периоду колебаний на выходной клемме, и отображает результат на третьем отсчетном подблоке. Так как анализатор содержит генератор периодических колебаний и блок измерения, обеспечиваюший измерение амплитуды и сдвига фазы, то он является устройством настройки первого типа. Анализатор не содержит нелинейб ной фазосдвигающей цепи, включенной между входной и выходной клеммами, и поэтому не обеспечивает работы .в качестве устройства настройки второго типа 4 ).

Таким образом, известные устройства настройки являются либо только устройствами настройки первого типа, либо только устройствами настройки второго типа, поэтому они не обеспе чивают оптимизацию CAP любым (по желанию оператора1 из двух списанных методов, т.е. обладают недостаточными функциональными возможностями.

Цель изобретения — расширение функциональных воэможностей устройства.

Поставленная цель достигается тем, что устройство содержит арифмет ческий блок, аналого-цифровой преобразователь и переключатель, при этом выходы источника опорного сигнала и арифметического блока подключены ко входам переключателя, вход аналогоцифрового преобразователя и второй вход блока управления подключены соответственно к первому и второму выходам переключателя, первый выход аналого-цифрового преобразователя соединен с входом делителя частоты, второй выход — с третьим входом блока управления, первый вход арифметического блока соединен с выходом релейного элемейта, второй вход— с выходом цифро-аналогового преобразователя и, кроме того, промежуточный выход делителя частоты соединен с соответствующим входом блока измерения, переключающий вход которо951242 го соединен с вторым выходом переI ключателя.

На фиг. изображена схема первого варианта выполнения устройства настройки; на фиг. 2 †схема второго варианта выполнения устройства настройки; на фиг. 3 . — временные диаграммы работы второго варианта выполнения устройства настройки.

Схема устройства настройки по пер. вому варианту .(Фиг. 1) содержит ис" 10 точник опорного сигнала 1, делитель частоты 2,интегратор 3, цифро-аналоговый преобразователь 4, выходной блок 5, выходную клемму б, блок управления 7, задатчики 8, 9 и 10, входную клемму 11, входной блок 12, релейный элемент 13, блок измерения

14, арифметический блок 15, аналого-цифровой преобразователь 16, пе реключатель 17 и источник логических 20 !

Уровней 18. Устройство настройки может дополнительно содержать формирователь (не показано). Делитель частоты 2 (далее — делитель) выполнен в виде двух секций 19.и 20, каждая секция снабжена своим входом управления, вход первой секции является основным входом 21 делителя 2, вход управления первой секции является первым входом управления 22 делителя

2, выход первой секции соединен с входом второй секции, вход управления второй секции является вторым входом управления 23 делителя, а выход второй секции является основным выходом 24 делителя 2. Интегратор 3 выполнен с основным входом 25, выходом 26, входом реверса 27. Цифроаналоговый преобразователь 4 1 или масштабный преобразователь„ выполнен так, что осуществляет линейное преоб-40 раэование входного сигнала в выходной сигнал по крайней мере в пределах части диапазона изменения входно=. го сигнала и в частном случае может являться линией соединения входа с 45 выходом. Выходной блок 5 снабжен основным входом 28, входом 29 установки коэффициента передачи и входом 30 введения в выходной сигнал постоянной составляющей. Блок управления 7 снабжен входами 31, 32 и 33 и выходами 34 и 35 и содержит дешифратор 36 и триггер 37. Все укаэанные входы и выходы блока управления

7 являются одновременно входами и выходами дешифратора 36. Дополнительно дешифратор 36 снабжен входом 38 и выходами 39 и 40. Триггер 37 выполнен в виде RS-триггера, снабжен выходом 41 и установочными входами 42 ,и 43. Дешифратор 36 выполнен так, что при первом логическом уровне на входе 33 он формирует на выходе

39 тот логический уровень, который обеспечивает установку определенного состояния триггера 37 по его ус- 65 тановочному входу 43 при достижении сигналом, подаваемым на вход 31 и именуемым далее — основной сигнал, первого определенного значения, именуемого далее число N, далее.он формирует на выходе 40 тот логический уровень, который обеспечивает установку другого определенного состояния триггера 37 по его установочному входу 42, при достижении основным сигналом второго определенного значения, именуемого далее — число Н он формирует на выходе 35 сигнал, принимающий в зависимости от величины основного сигнала несколько фиксированных значений, каждое из которых соответствует своей определенной обЛасти значений основного сигнала, состоящей из двух подобластей, характерных тем, что две подобласти, образующие одну область, расположены на числовой оси возможных значений основного сигнала симметрично относительно среднего арифметического зна1 чения чисел N и N, именуемого далее — число Мо, причем упомянутые фиксированные значения сигнала на выходе 35 таковы, что каждое из них при подаче на вход управления 23 делителя 2 обеспечивает установку своего значения коэффициента передачи второй секции 20 делителя 2 и упорядочены между собой так, что устанавливаемый указанным образом коэффициент передачи второй секции делителя

2 имеет тем большее значение, чем дальше соответствующая область значений основного сигнала отстоит на указанной числовой оси от числа No, удалее он передает на выход 34 логический сигнал, поступающий на вход

38 с триггера 37 возможно с инверсией, а при втором логическом уровне на входе 33 он формирует на выходе

Ç5 одно фиксированное значение сигнала, которое при подаче на вход управления 23 делителя 2 обеспечивает ::установку определенного значения коэффициента передачи второй секции

20 делителя 2 и передает на выход

34 логический сигнал, поступающий на вход 32 возможно с инверсией.

Входной блок 12 снабжен входом 44, основным выходом 45 и дополнительным выходом 46 и выполнен так, что он производит усиление входного сигнала до уровня, достаточного для работы блока измерения 14, компенсирует постоянную составляющую входного сигна-ъ ла, сглаживает импульсные помехи и представляет на выходе 45 преобразованный сигнал, а на выходе 46 — сигнал, отображающий своей величиной устаиовленное значение коэффициента усиления. Релейный элемент 13 имеет двухпозиционную выходную характеристику с симметричными относительно нуля выходного сигнала стабильными

951242

10 уровнями, которые называют уровнями ограничения, Блок измерения 14 снабжен входами 47 — 51 и выполнен известным образом, что измеряет амплитуду колебаний на входе 47 с учетом значения сигнала на входе 48, измеряет период колебаний на входе 49 или 50, а также измеряет сдвиг фазы колебаний на входе 49 относительно колебаний на входе 50, причем в качестве меры величины сдвига фазы 10 использует сигнал линейной развертки фазы, подаваемый на вход 51 извне. Блок измерения дополнительно может быть снабжен входом установки режима и выполнен так, что в первом режиме он измеряет амплитуду колебаний и сдвиг фазы, а во втором режиме он измеряет амплитуду и период колебаний. Арифметический блок 15 снабжен входами 52 и 53 и выполнен так, что его выходной сигнал равен разности сигналов, поданных на его входы и, возможно, умноженных на некоторые постоянные коэффициенты.

Аналого-цифровой преобразователь 16 снабжен входом 54 и выходами 55 и 56 и предоставляет на выходе 55 информа,,цию об абсолютной величине входного сигнала, а на выходе 56 — информацию о знаке входного сигнала. Переключатель 17 имеет два положения, условно обозначаемые далее ГК и ВА, и в каждом из этих положений непосредственйо своими контактами или с помощью ключей, которые управляются этими контактами, обеспечивает соединения 35 указанные на фиг.1 Источник логических уровней 18 снабжен парафазным выходом логического сигнала с уровнями, согласованными с дешифратором

36 блока управления 7. Формирователь,40 если он содержится в устройстве наст; ройки, снабжен входом, выходом и входом управления. Вход 50 блока измерения 14 может быть подключен либо к выходу масштабного преобразо- 45 вателя 4, либо к выходу интегратора

3 в зависимости от.особенностей выполнения первого преобразователя и интегратора, указанных ниже. Вход 51 блока измерения 14 может быть подключен либо к выходу масштабного преобразователя 4, либо к выходу интегратора 3 через формирователь, соединенный также с блоком управления так, как это выполнено в известном устройстве (формирователь не показан), либо при определенном укаэанном ниже выполнении делителя 2 — непосредственно к дополнительному выходу

57 делителя 2, являющемуся выходом первой секции 19 делителя 2. Блок 60 измерения 14, в частности его вход

58 установки режима, может быть подключен к переключателю 17, например к его выводу, соединенному с блоком управления 7. 65

Режим работы устройства настройки после установки переключателя 17 в положении ГК именуется режим ГК, а режим работы устройства настройки после установки переключателя в положение BA — режим ВА. В режиме ГК переключатель 17 передает с источника логических уровней 18 на вход 33 блока управления 7 тот логический уровень, который при характеристике блока управления 7 назван первым логическим уровнем. Блок управления

7 в этом случае в соответствии с приведенной выше его характристикой формирует на выходе 35 фиксированное значение. сигнала из ряда фиксированных значений, определяемое указанным образом величиной сигнала на входе

31, т .е. величиной выходного сигнала интегратора 3, в результате чего в соответствии с приведенной характе ристикой управляемого делителя 2

его вторая секция 20 имеет коэффициент деления, определяемый значением сигнала на выходе 35 блока управления 7. Переключатель 17 соединяет также вход 54 аналого-цифрового преобразователя 16 с источником опорного сигнала 1. Опорный сигнал имеет постоянную величину, поэтому на выходе 55 аналого-цифрового преобразователя 16 также имеет место постоянный сигнал. Будем далее считать, что задатчиком 8 установлен отличный от нуля коэффициент передачи первой секции 19 делителя 2 и ни одному из указанных фиксированных значений сигнала на выходе 35 блока управления не соответствует нулевое значение коэффициента передачи второй секции

20 делителя 2, тогда общий коэффициент передачи делителя 2 не равен нулю, следовательно,. на основном входе 25 интегратора 3 действует отличный от нуля сигнал постоянного знака, при этом выходной сигнал интегратора изменяется во времени в сторону, определяемую логическим уровнем Сигнала, действующего на входе реверса 27 и именуемого далее — сигнал реверса. Сигнал реверса поступает с выхода 34 блока управления 7. Как следует из приведенной выше характеристики блока управления 7, сигнал реверса определяется триггером 37, который при достижении выходным сигналом интегратора 3 значения М усМ танавливается в одно определенное состояние, а при достижении выходным . сигналом интегратора значения N устанавливается в противоположное состояние. При надлежащем выборе в качестве выхода 41 триггера 37 его прямого или инверсного выхода взаимное соединение между собой интегратора и блока управления образует генератор, в котором выходной сиГнал интегратора совершает периоди951242

12 ческие колебания между значениямй

Й» и N>, Нетрудно усмотреть, что в этом генераторе используется тот же принцип возбуждения колебаний, ч что и в прототипе. Если бы выходной сигнал блока управления на его выходе 35 не изменялся .во времени, то очевидно колебания выходного сигнала интегратора как и в прототипе, имели бы треугольную форму. Однако в соответствии с приведенной харак- 10 теристикой блока управления сигнала на выходе 35 блока управления при периодическом изменении величины сигнала на входе 31 блока управления, т.е. выходного сигнала интегра- !5 тора 3, периодически и дискретно изменяется., соответственно периодичес" ки и коэффициент передачи второй секции 20 делителя 2, поэтому выходной сигнал интегратора 3 изменяется 20 во времени нелинейно по закону, который можно отобразить периодической ломаной линией, Количество дискретных значений сигнала на выходе

35 блока управления 7, сами эти значения и их упомянутое выше упорядочение выполнены так, что колебания выходного сигнала интегратора в итоге имеют форму, мало отличающуюся от синусоидальной. Колебания совершаются относительно упомянутого выше значения No и имеют амплитуду, равную (N<- N ). Очевидно, что при фиксированном значении постоянной времени интегрирования интегратора 3, а так- е при определенном выполнении бло 5 ка управления 7, управляемого делите ля 2, второго преобразователя 1б .и источника опорного сигнала 1 период колебаний однозначно определяется задатчиком 8. 40

Масштабный преобразователь 4 линейно передает колебания с выхода интегратора 3, возможно, с преобра зованием вида сигнала на основной вход 28 выходного блока 5, а при

No Ф О, дополнительно осуществляет смещение средней линии колебаний на величину No так, что постоянная составляющая сигнала на выходе масштабного преобразователя достаточно точно равна нулю. Если интегратор 3

50 выполнен так, что вид его выходного сигнала соответствует требуемому виду выходного сигнала на выходной клемме б, а Nz в О, т. е. колебания на выходе интегратора 3 совершаются относительно нулевого значения его выходного сигнала, то преобразователь 4 просто передает колебания со своего входа на свой выход и может быть выполнен в виде перемычки. @»

Выходной блок 5 масштабирует амплитуду колебаний с помощью задатчика 9, так что задатчик 9 в режиме ГК является задатчиком амплитуды колебаний. Необходимый уровень постоян 65 ной составляющей сигнала на выходной клемме 6 может быть установлен задатчиком 10.

Особо рассмотрим случай, когда преобразователь 16 выполнен с .сигналом частоты на выходе 55, делитель 2 выполнен в виде делителя частоты, а интегратор 3 - в виде реверсивного счетчика. В этом случае нетрудно усмотреть, что, несмотря на периодически изменяющийся коэффициент передачи второй секции 20 делителя 2, каждому периоду колебаний выходного сигнала интегратора (например, от значения и до N и обратно) сои ответствует постоянйое число импульсов на вхбде второй секции, независимо от положения задатчика 8. Частота на входе второй секции 20 при каждом определенном положении задатчика 8 постоянна, поэтому число импульсов этой частоты, отсчитываемое с момента нулевой фазы колебаний выходного сигнала интегратора, пропорционально текущей фазе этих колебаний, причем коэффициент пропорциональности не зависит от установленного значения периода, так что сигнал частоты на дополнительном выходе 57 делителя 2 может быть подан на вход

51 блока измерения в качестве сигнала линейной развертки фазы. В этом случае отпадает необходимость в применении отдельного формирователя сигнала линейной развертки фазы, и устройство настройки упрощается.

При использовании устройства настройки по его прямому назначению колебания с выходной клеммы б подаются в какую-нибудь точку настраиваемой САР, а на входную клемму 11 поступают колебания из какой-либо другой точки этой CAP. Так как исправная настраиваемая САР, как известно, должна быть устойчивой, считают, что -сигнал на входной клемме 11 содержит колебания с периодом, равным периоду колебаний на выходной клемме б. Входной блок 12 подавляет шумовую и компенсирует постоянную составляющие входного сигнала, при необходимости усиливает амплитуду колебаний до уровня, достаточного для надежной работы блока измерения 14, и передает колебания на релейный элемент 13 и на вход 47 блока измерения, а релейный элемент 13 преобразует эти колебания в промоугольные и передает эти прямоугольные колебаниями на вход 49 блока измерения. На вход

50 блока измерения поступают колебания с теми же периодом и фазой, ка-. кие имеют колебания на выходной клемме б, например,-с выхода первого преобразователя 4. На вход 51 блока измерения поступает сигнал линейной развертки фазы, например, с выхода формирователя, упомянутого выше, 13

14

951242 но не изображенного на фиг. 1, Блок из мерения измеряет амплитуду колебаний на входе 47 с учетом коэффициента усиления входного блока 12, величина которого представлена сигналом на входе 48, так, что результат измерения соответствует амплитуде на входной клемме 11. Если блок измерения не снабжен входом 58 установки режима, то как в режиме ГК, так и в режиме BA измеряет как период ко- 10 лебаний, на входе 49, равный периоду колебаний на входной клемме 11, или период колебаний на входе 50, равный периоду колебаний на выходной клемме 6, так и сдвиг фазы колебаний на входе 49 относительно колебаний на входе 50, равный сдвигу фазы колебаний на входной клемме 11 относительно колебаний на выходной клемме 6. Если же блок измерения снабжен входом 58 установки режима и подключен этим входом к переключателю 17, то блок измерения в режиме

ГК измеряет амплитуду и сдвиг фазы.

Итак, устройство постройки согласно фиг. 1 в режиме ГК действует как генератор периодических колебаний и измеритель амплитуды и сдвига фазы, так что является согласно принятой выше классификации устройством настройки первого типа. В режиме

BA переключатель 17 передае .от источника логических уровней на вход

33 блока управления 7 тот логический уровень, который при характеристике блока управления назван вторым логическим уровнем. Блок управления в этом случае в соответствии с приведенной выше ego характеристикой передает на выход 34 сигнал с входа 32, так что направление действия интег- f0 ратора 3 определяется знаком сигнала

I на входе 54 аналого-цифрового преобразователя 16, и формирует на выходе

35 одно фиксированное значение сигнала, так что общий коэффициент переда-45 чи делителя 2 целиком определяется положением задатчика 8. Вход же 54 аналого-цифрового преобразователя соединен через переключатель с выходом арифметического блока 15. Если предположить, что коэффициент масштабирования сигнала по входу 53 арифметического блока равен нулю, то этот блок просто передает сигнал с входа 52, взятый с некоторым коэффи-. циентом, в.Этом случае легко усмотреть, что последовательно соединенные с помощью переключателя арифметический блок 15, аналого-цифровой преобразователь 16, делитель 2, интегратор 3 и цифро-аналоговый преобразователь

4 совместно с указанной целью передачи сигнала знака с аналого-цифрового преобразователя 16 на вход реверса 27 интегратора 3 образуют интегратор, называемый далее эквивалентный 65 интегратор, с входом, которым является вход 52 арифметического блока 15 с выходом, которым является выход цифроаналогового преобразователя 4, и с входом установки постоян. ной времени интегрирования, которым является вход управления 22 делителя 2. При отличном же от нуля коэффициенте масштабирования по входу

53 арифметического блока 15 эквивалентный интегратор охвачен линейной обратной связью, образованной соединением этого входа с выходом преобразователя 4. Знак коэффициента масштабирования по входу 53 арифметического блока 15 выбран таким, чтобы упомянутая обратная связь была отрицательной. Так как интегратор, охваченный линейной (или, как в технике называют — жесткой) отрицательной обратной связью, образует апериодическое звено первого порядка, то цепь передачи сигнала с входа 52 арифметического блока 15 на выход преобразователя 4, а также, учитывая укаэанную выше линейность выходного блока 5, и на выходную клемму 6 является апериодическим звеном первого порядка. Так как вход 52 арифметического блока подключен к выходу релейного элемента 13, а релейный элемент через входной блок 12 подключен к входной клемме, то устройство настройки образует между входной и выходной клеммами нелинейную и фазосдвигающую цепь, содержащую включенные последовательно релейный элемент и апериодическое звено. Так как постоянная времени апериодического звена, образованного указанным образом, при фиксированных коэффициентах масштабирования по входам арифметического блока пропорциональна постоянной времени эквивалентного интегратора, то задатчик

8 является задатчиком постоянной времени апериодического звена. Ре лейный элемент 13 имеет симметричные относительно. нуля уровнч ограничения

его выходной характеристики. Из принципа действия апериодического звена следует, что после перехода выходного сигнала релейного элемента на новый уровень выходной сигнал апериодического звена стремится по экспоненте к значению, равному значению этого нового уровня, умноженному на статический коэффициент передачи апериодического звена. Так как статический коэффициент передачи апериодического звена прямо пропорционален коэффициенту передачи выходного блока

5, определяемому задатчиком 2, то задатчик 9 является задатчиком уровня ограничения выходной характеристики релейного элемента, приведенного к выходной клемме 6 через статический коэффициент передачи апериодическо15

951242

ro звена. При подключении входной и выходной клемм к двум разным точкам.

CAP вследствие отмеченной выше цепи . передачи сигнала с входной клЕммы на выходную клемму через нелинейную и фаэосдвигающую цепь при определенных 5 динамических свойствах CAP в образованной замкнутой системе "CAP — устройство настройки", как было указано выше, возникают периодические колебания, так что устройство наст-1 10 ройки можно считать возбудителем колебаний. В установившемся режиме колебания на выходной клемме 6 имеют экспоненциальную форму, обычно характерную для Rs-генераторов, причем 15 как период, так и амплитуда колебаний зависят и от постоянной времени апериодического звена, от приведенного уровня ограничения и от динамических свойств настраиваемой CAP.

Если блок измерения 14 не соединен с переключателем, то,:очевидно, он действует также как в режиме ГК, т.е. измеряет и амплитуду, и период, и сдвиг фазы, причем измерение сдвига фазы производится с использованием в качестве меры Фазы сигнала, подаваемого на вход 51 блока измерения 14 либо с выхода формирователя, подключенного к выходу интегратора 3 и к блоку управления 7, либо с дополнительного выхода 57 делителя 2. Однако в режиме ВА в процессе колебаний как выходной сигнал интегратора, так и частота на выходе 57 делителя изменяются во времени нелинейно, а .амплитудные значения их изменений зависят от постоянной времени апериодического звена, от приведенного уровня ограничения и от динамических свойств САР, поэтому по- 40 казания сдвига фазы являются в режиме BA неинформативными и только дезинформируют оператора. Если блок измерения 14 подключен к переключателю 17, то в режиме BA блок измерения измеряет только амплитуду и период колебаний. Итак, устройство наст(ройки Согласно фиг. 1 в режиме BA образует между входной и выходной клеммами нелинейную фаэосдвигающую цепь, содержащую включенные последовательно релейный элемент и апериодическое звено, а так><е обеспечивает измерение амплитуды и периода колЕбаний, так что является согласно принятой классификации устройством настройки второго типа.,Второй вариант выполнения устройства настройки (фиг. 2 )содержит 60 все элементы устройства настройки согласно фиг. 1 и отличается от него только в части конкретного выполнения интегратора 3, блока управления 7 и конкретных соединений бло- 65

><а управления 7 с делителем 2 и инте гратором 3. Интегратор 3 выполнен в виде реверсивного счетчика и дополнительно снабжен установочным входом 59, обеспечивающим установку выходного цифрового сигнала интегратора равным определенному значению именуемому далее число N<>, путем установки старшегб разряда счетчика в одно определенное состояние, а всех er<> остальных разрядов - в состояния, противоположные устанавливаемому состоянию старшего разряда. Преобразователь 4 осуществляет цифро-аналоговое преобразование входного цифрового сигнала с постоянным вычетом величины, соответствующей указанному выше числу М,, т.е. веса старшего разряда входного цифрового сигнала, Делитель 2 выполнен в виде делителя частоты с дополнительным выходом 57. Преобразователь

16 выполнен в виде преобразователя аналоговой величины в сигнал частоты на выходе 55 и в сигнал знака на выходе 56. Блок управления 7 как и в первом варианте выполнения устройства настройки, снабжен входами 32 и 33 и выходами 34 и 35 и содержит дешифратор: 36 и триггер 37, причем указанные входы и выходы .блока управления являются соответственно входами и выходами дешифратора, а также снабжен входом 60 и выходом 61 и содержит счетчик 62 и одновибратор 63. Дешифратор 36 дополнительно снабжен входами 38 и 64 и выходами 65 и бб. Триггер 37 выйолнен в виде счетного триггера, снабженного динамическим счетным входом 68, установочным входом 69 и цифровым выходом 70, установочный вход 69 обеспечивает установку определенного значения сигнала на выходе 70, именуемого далее число M4 . Дешифратор 36 при первом логическом уровне на входе 33 при дости><ении цифровым сигналом, подаваемым на вход

64 и именуемым далее основной сигнал, определенного значения — числа Й<, формирует на выходе 66 тот

I огический уровень, который своим возникновением приводит в действие счетный вход 67 триггера 37, а при достижении основным сигналом числа М<, симметричного числу Mq относительно числа М<, на числовой оси возможных значений основного сигнала, он формирует на выходе 65 тот логический уровень, который сво- . им возникновением обеспечивает формирование выходного импульса одновибратором 63, далее он формирует на выходе 35 цифровой сигнал с рядом фиксированных значений, каждое иэ которых соответствует отдельной определен